深部充填开采覆岩移动及应力转移规律研究
隗义美1
黄鹏1
任国辉2
滕新勇1
王伟1
1.中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州 2211162.国家能源集团 锦界煤矿,陕西 榆林 719399
摘要：随着浅部煤矿资源逐渐枯竭,人类不得不向深部开发煤炭资源.然而,随着开采深度的增加,深部开采环境也发生了根本性变化,主要表现为"三高一扰动".深部充填开采覆岩移动特征及矿压显现规律与浅部充填开采具有明显差异性.采用电液伺服万能试验系统和加载钢桶装置,测试了矸石试样侧限轴向压缩特性;采用X射线荧光法分析了矸石充填材料的化学成分;选取新巨龙煤矿 1303N-1#工作面为工程案例,测定了工作面煤岩层物理力学参数;采用FLAC3D数值模拟软件,建立了 1303N-1#工作面三维充填开采数值模型,分析了不同充实率条件下工作面覆岩垂直应力、应变能、垂直位移和塑性区的分布规律;设计并监测了 1303N-1#工作面顶板位移、充填体应力、充填体变形.数值结果显示:随着充实率的增加,工作面超前支承应力降低、顶板变形量减小、塑性区范围降低;在充实率 40%时,基本顶的垂直应力较高,且应力集中在煤壁周围,塑性区扩展至基本顶上方 9 m位置,基本顶发生破断;在充实率 80%和 90%时,基本顶的支承应力峰值降幅 46%,直接顶塑性区基本不发育或者发育不明显,基本顶仅发生弯曲下沉.现场 1303N-1#工作面监测结果表明:采空区充实率为 85.4%,顶板最大垂直位移量为438 mm,充填体内部应力最大值达到 14.2 MPa,充填开采有效降低了覆岩的变形与应力集中.
关键词：充填开采深部开采数值模拟采空区矿压显现覆岩稳定性
分类号：TD823.7(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(52104105)国家自然科学基金(52474111)
论文发表日期：2025-10-30
在线出版日期：2025-10-28（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 136-145 )
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